KR20180097414A - Filter design apparatus of high voltage direct current system and filter design method of therrof - Google Patents
Filter design apparatus of high voltage direct current system and filter design method of therrof Download PDFInfo
- Publication number
- KR20180097414A KR20180097414A KR1020170024404A KR20170024404A KR20180097414A KR 20180097414 A KR20180097414 A KR 20180097414A KR 1020170024404 A KR1020170024404 A KR 1020170024404A KR 20170024404 A KR20170024404 A KR 20170024404A KR 20180097414 A KR20180097414 A KR 20180097414A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- reactive power
- filter
- voltage
- hvdc system
- value
- Prior art date
Links
- 238000013461 design Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 31
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 19
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 22
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000012938 design process Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000003412 degenerative effect Effects 0.000 description 1
- 238000012217 deletion Methods 0.000 description 1
- 230000037430 deletion Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/01—Arrangements for reducing harmonics or ripples
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 고전압직류송전 시스템의 필터 설계 장치 및 필터 설계 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 HVDC 시스템에 사용되는 AC 필터의 용량 산정 및 개수 선정을 체계적으로 수행할 수 있는 고전압직류송전 시스템의 필터 설계 장치 및 필터 설계 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a filter designing apparatus and a filter designing method for a high voltage DC transmission system, and more particularly, to a filter designing apparatus for a high voltage DC transmission system capable of systematically performing capacity determination and number selection of an AC filter used in an HVDC system And a filter design method.
고전압직류송전(High Voltage Direct Current: HVDC) 시스템용 AC 필터는 컨버터의 변환과정에서 발생하는 고조파를 제거함과 동시에, 소모되는 무효전력을 공급하는 역할을 한다. HVDC 시스템에서 컨버터는 AC 전력 계통으로부터 무효전력을 흡수하기 때문에, AC 필터를 사용하여 무효전력을 공급해주어야 할 필요성이 있다.The AC filter for the high voltage direct current (HVDC) system eliminates the harmonics generated during the conversion process of the converter and supplies the reactive power consumed. In HVDC systems, converters absorb reactive power from the AC power system, so there is a need to supply reactive power using an AC filter.
이 경우, HVDC 시스템의 컨버터에서의 변환에 필요한 무효전력은 정상상태에서 AC 전력 계통이 허용하는 범위 내에서 공급이 가능하도록 AC 필터를 설계한다. 또한, 과도 상태에서는 필터 투입 시 전압변동 한계치를 넘지 않도록 AC 필터를 설계한다.In this case, the reactive power required for the conversion in the converter of the HVDC system is designed so that it can be supplied within the allowable range of the AC power system under normal conditions. Also, in the transient state, the AC filter is designed so as not to exceed the voltage fluctuation limit when the filter is turned on.
기존의 HVDC 시스템에서 AC 필터의 용량산정 방법은 단순히 AC 계통의 정격 전압에 따른 무효전력 공급 한계 규정치를 고려한 필터의 용량 산정이었으며, 필터 개수 선정 역시 용량 산정과 무관하게 이루어져 왔다. 나아가, AC 필터의 용량 산정에 대한 체계적인 절차가 없었으며, 경험론적인 방법으로 각 HVDC 시스템 특성에 따라 용량 산정 및 필터 개수 선정을 수행하였다.In the conventional HVDC system, the capacity of the AC filter is estimated by simply considering the rated voltage of the AC system. Also, the selection of the number of filters has been performed irrespective of the capacity calculation. Furthermore, there was no systematic procedure for calculating the capacity of the AC filter, and the capacity calculation and the number of filters were selected according to the characteristics of each HVDC system in an empirical manner.
따라서, HVDC 시스템을 위한 AC 필터 설계가 비효율적이고 비체계적인 해석에 근거하여 이루어지고, 이로 인해 설계를 위한 시간 소요가 증가하는 문제점이 존재하였다. Therefore, there is a problem that the AC filter design for the HVDC system is based on inefficient and unstructured analysis, which increases the time required for the design.
본 발명은 HVDC 시스템용 AC 필터를 설계하는 경우에 있어서, AC 필터의 용량 산정을 체계화하고 이와 동시에 최소의 필터 개수를 산정할 수 있는 필터 설계 알고리즘을 제안하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to propose a filter design algorithm that can systematize the capacity estimation of an AC filter and simultaneously calculate a minimum number of filters when designing an AC filter for an HVDC system.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재에 의해 제안되는 실시 예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise form disclosed. It can be understood.
본 발명의 일 실시 예에 따른 HVDC HVDC 시스템용 AC 필터 설계 장치는, 상기 AC 필터의 필터 용량 및 필터 개수를 산정하기 위한 데이터를 수신하는 입력부; 및 상기 HVDC 시스템이 연결된 전력 계통의 무효전력 변동 한계량을 산출하고, 상기 HVDC 시스템의 전압유지 최대값과 전압유지 목표값을 설정하고, 상기 무효전력 변동 한계량과 상기 전압유지 최대값 및 상기 전압유지 목표값에 기초하여 상기 필터 용량 및 상기 필터 개수를 산정하는 제어부를 포함한다.The apparatus for designing an AC filter for an HVDC HVDC system according to an embodiment of the present invention includes an input unit for receiving data for calculating a filter capacity and a number of filters of the AC filter; Calculating a reactive power fluctuation threshold of the power system to which the HVDC system is connected, setting a voltage holding maximum value and a voltage holding target value of the HVDC system, setting the reactive power fluctuation threshold value, the voltage holding maximum value, And a controller for calculating the filter capacity and the number of filters based on the value of the filter capacity.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 HVDC 시스템용 AC 필터 설계 방법은, 상기 AC 필터의 필터 용량 및 필터 개수를 산정하기 위한 데이터를 수신하는 단계; 와 상기 HVDC 시스템이 연결된 전력 계통의 무효전력 변동 한계량을 산출하는 단계; 와 상기 HVDC 시스템의 전압유지 최대값과 전압유지 목표값을 설정하는 단계; 및 상기 무효전력 변동 한계량과 상기 전압유지 최대값 및 상기 전압유지 목표값에 기초하여 상기 필터 용량 및 상기 필터 개수를 산정하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of designing an AC filter for an HVDC system, the method comprising: receiving data for estimating a filter capacity and a number of filters of the AC filter; Calculating a reactive power fluctuation threshold of the power system to which the HVDC system is connected; Setting a voltage holding maximum value and a voltage holding target value of the HVDC system; And calculating the filter capacity and the number of filters based on the reactive power fluctuation threshold, the voltage holding maximum value and the voltage holding target value.
본 발명에 따른 실시 예들에 의하면, AC 필터의 용량 산정을 체계화하고 이와 동시에 최소의 필터 개수를 산정할 수 있는 필터 설계 알고리즘에 의해 HVDC 시스템에 최적화된 AC 필터를 체계적으로 설계할 수 있다.According to the embodiments of the present invention, an AC filter optimized for the HVDC system can be systematically designed by a filter design algorithm that can systematize the capacity estimation of the AC filter and simultaneously calculate the minimum number of filters.
또한, 본 발명에 따른 실시 예들에 의하면, AC 필터 설계 시 필요한 필터의 스텝 사이즈(Step Size) 및 개수 산정을 위한 방안을 제시함으로써, 필터 설계 시 AC 전력 계통의 안정도의 향상에 기여할 수 있다. In addition, according to the embodiments of the present invention, it is possible to contribute to the improvement of the stability of the AC power system at the time of filter design by suggesting a step size and number estimation method of the filter required for designing the AC filter.
나아가, 이와 동시에, 정상상태에서 AC 전력 계통이 허용하는 범위 내에서 무효전력 공급이 가능한 최소의 필터 개수를 선정함으로써 경제성 측면에서도 기여할 수 있다.Further, at the same time, it is possible to contribute to economical efficiency by selecting the minimum number of filters capable of supplying reactive power within a range allowed by the AC power system in a steady state.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 AC 필터 설계 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 AC 필터 설계 장치에 포함되는 제어부의 상세 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 HVDC 시스템용 AC 필터의 설계 과정을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 의한 AC 필터 설계 과정에서 산정되는 HVDC 시스템의 전송량에 따른 전압별 무효전력 한계값을 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 의한 AC 필터 설계 과정에서 산정되는 HVDC 시스템의 무효전력 필요량을 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 의한 AC 필터 설계 과정에서 산정되는 AC 전력 계통의 무효전력 변동 한계량을 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 의한 AC 필터 설계 과정에서 필터 개수를 산정하는 방법을 설명하기 위한 그래프이다.1 is a block diagram showing a configuration of an AC filter designing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing a detailed configuration of a control unit included in an AC filter designing apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a view illustrating a design process of an AC filter for an HVDC system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing a reactive power limit value for each voltage according to a transmission amount of an HVDC system calculated in an AC filter designing process according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 5 is a graph illustrating a reactive power requirement of an HVDC system calculated in an AC filter designing process according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 6 is a graph illustrating a reactive power fluctuation threshold of an AC power system calculated in an AC filter designing process according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph illustrating a method of calculating the number of filters in an AC filter designing process according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상이 이하에서 기술되는 실시예들에 의하여 제한되는 것은 아니며, 또 다른 구성요소의 추가, 변경 및 삭제 등에 의해서 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예들을 용이하게 제안할 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the technical spirit of the present invention is not limited by the embodiments described below, and other degenerative inventions such as addition, change and deletion of another constituent element and other embodiments included in the technical idea of the present invention Examples can be easily suggested.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 해당 기술과 관련하여 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특별한 경우에는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 그 의미를 상세히 기재하였다. 그러므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 미리 밝혀둔다. 이하에서 기술하는 설명에 있어서, 단어 '포함하는'은 열거된 것과 다른 구성요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다.The terms used in the present invention are selected as general terms that are widely used in connection with the present technology as much as possible. However, in some cases, there are some terms selected arbitrarily by the applicant. Therefore, it should be understood in advance that the present invention should be grasped as a meaning of a term that is not a name of a simple term. In the following description, the word 'comprising' does not exclude the presence of other elements or steps than those listed.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 AC 필터 설계 장치의 구성을 도시한 블록도이다.1 is a block diagram showing a configuration of an AC filter designing apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시 예에 의한 AC 필터 설계 장치(100)는, HVDC 시스템에 사용되는 AC 필터를 설계하기 위한 장치일 수 있다. 이 경우, AC 필터는 복동조 필터(Multiple Tuned Filter: MTF)이거나 단일동조 필터(Single Tuned Filter: STF)일 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, AC 필터는 HVDC 시스템에 사용되어 고조파를 제거할 수 있는 모든 종류의 필터를 포함할 수 있다.The AC
본 발명의 일 실시 예에 의한 AC 필터 설계 장치(100)는 입력부(110)와 저장부(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.The AC
입력부(110)는 AC 필터의 설계를 위한 데이터를 수신할 수 있다. The
여기서, AC 필터의 설계를 위한 데이터는, AC 필터의 필터 용량 및 필터 개수를 산정하는데 필요한 데이터일 수 있다. 예를 들어, HVDC 시스템의 전송량, 전압, 정격 용량 등에 대한 데이터 등을 포함할 수 있다. Here, the data for designing the AC filter may be data necessary for calculating the filter capacity and the number of filters of the AC filter. For example, data on the transmission amount, voltage, rated capacity, etc. of the HVDC system may be included.
입력부(110)는 AC 필터 설계 장치(100)의 동작을 제어하기 위한 제어 데이터를 수신할 수 있다.The
입력부(110)는 AC 필터 설계 장치(100)에 연결되는 모든 외부기기와의 인터페이스 역할을 수행할 수 있다. 이를 위해, 입력부(110)는 키 패드, 돔 스위치, 터치패드, 조그 휠 및 조그 스위치 등으로 구현될 수 있다.The
저장부(120)는 AC 필터 설계 장치(100)의 동작을 위한 데이터를 저장할 수 있다. 구체적으로, 저장부(120)는 AC 필터 설계 장치(100)에 입출력 되는 데이터(예를 들어, HVDC 시스템의 전송량에 대한 데이터, HVDC 시스템의 전압에 대한 데이터, HVDC 시스템의 정격 용량에 대한 데이터 등), 제어부(130)에 의해 연산되거나 산출되는 결과 데이터 등을 저장할 수 있다.The
이를 위해, 저장부(120)에는 제어부(130)에 의한 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수 있다.For this purpose, a program for processing and control by the
제어부(130)는 HVDC 시스템에 사용되는 AC 필터를 설계할 수 있다. The
구체적으로, 제어부(130)는 HVDC 시스템의 전송량에 따른 전압별 무효전력 한계값과, HVDC 시스템의 무효전력 필요량을 산출할 수 있다. 이 경우, 제어부(130)는 HVDC 시스템의 전송량에 따른 전압별 무효전력 한계값과 HVDC 시스템의 무효전력 필요량을 합산하여, AC 전력 계통의 무효전력 변동 한계량을 산출할 수 있다.Specifically, the
제어부(130)는 전압유지 최대값에 해당하는 계통 무효전력 변동 한계량과 전압유지 목표값에 해당하는 계통 무효전력 변동 한계량의 차를, 필터 용량으로 산정할 수 있다.The
제어부(130)는 전압유지 목표값과 전압유지 최대값 간격으로 전압유지가 가능한 오차 범위 내에서의 최대값을 필터 개수로 선정할 수 있다.The
제어부(130)가 필터 용량 및 필터 개수를 산정하는 구체적인 과정에 대해서는, 도 2에 대한 설명에서 상세하게 후술한다.A detailed process of calculating the filter capacity and the number of filters by the
또한, 제어부(130)는 AC 필터 설계 장치(100)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다.Also, the
이와 같은 제어부(130)는 마이크로 컨트롤러나 마이크로 프로세서의 형태로 구현될 수 있다. The
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 AC 필터 설계 장치에 포함되는 제어부의 상세 구성을 도시한 블록도이다.2 is a block diagram showing a detailed configuration of a control unit included in an AC filter designing apparatus according to an embodiment of the present invention.
AC 필터 설계 장치(100)에 포함되는 제어부(130)는, AC 필터의 용량 및 개수를 산정하기 위하여 복수개의 블록들을 포함할 수 있다. 구체적으로, 복수개의 블록들은 무효전력 한계치 산출 블록(210), 무효전력 필요량 산출 블록(220), 무효전력 변동 한계량 산출 블록(230), 필터 용량 산정 및 개수 선정 블록(240)을 포함할 수 있다.The
무효전력 한계치 산출 블록(210)은 무효전력 한계값을 산출할 수 있다. The reactive power threshold
이 경우, 무효전력 한계치 산출 블록(210)은 전력계통 시뮬레이터를 이용하여 무효전력 한계값을 산출할 수 있다. 일 실시 예에 의하면, 전력계통 시뮬레이터로 PSS/E(Power System Simulator for Engineering) 프로그램이 사용될 수 있다.In this case, the reactive power threshold
구체적으로, 무효전력 한계치 산출 블록(210)은 PSS/E 프로그램을 이용하여 전력수급 기본계획의 데이터베이스에 기초하여 HVDC 시스템 모델에 파라미터를 설정하고, 정상상태에서 HVDC 시스템의 운전 소호각을 설정할 수 있다. 이후, 무효전력 한계치 산출 블록(210)은 PSS/E 프로그램에서 HVDC 시스템을 차단시키고(block), 발전기 모선을 추가하여 전압을 각각 0.95pu, 1.00pu, 1.02pu, 1.05pu로 설정할 수 있다. 이 경우, 무효전력 한계치 산출 블록(210)은 HVDC 시스템의 전송량별 조류계산을 수행하고, HVDC 시스템 전송량에 따른 전압별 무효전력 한계값을 산출할 수 있다.Specifically, the reactive power limit
한편, 설정되는 전압은 실시 예에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 일반적으로, 국내 AC 전력 계통의 허용 범위 전압은 0.95pu에서 1.05pu사이이다. 따라서, 무효전력 한계치 산출 블록(210)은 이와 같은 허용 범위 전압을 적절한 구간으로 나누고 구간에 대응하게 전압을 설정할 수 있다.On the other hand, the voltage to be set can be variously set according to the embodiment. Generally, the allowable range voltage of the domestic AC power system is between 0.95 pu and 1.05 pu. Therefore, the reactive power threshold
일 실시 예에 의하면, 무효전력 한계치 산출 블록(210)은 AC 전력 계통이 허용하는 범위 내에서 무효전력 공급이 가능하도록 무효전력 한계값을 산출할 수 있다.According to one embodiment, the reactive power threshold
무효전력 필요량 산출 블록(220)은 HVDC 시스템용 컨버터 설계 기술에 대응하여 HVDC 시스템의 무효전력 필요량을 산출할 수 있다.The reactive power
HVDC 시스템의 무효전력 필요량은 해당 HVDC 시스템에서 필요한 무효전력량일 수 있다. AC 필터는 컨버터의 변환과정에서 소모되는 무효전력을 공급한다. 따라서, HVDC 시스템에서 필요한 무효전력량은 해당 HVDC 시스템에 사용되는 컨버터에 대응하여 달라질 수 있다. 구체적으로, 해당 HVDC 시스템에 사용되는 컨버터의 종류, 컨버터의 용량이나 설계 방법, 해당 HVDC 시스템에 연계된 AC 전력 계통 등에 따라 달라질 수 있다.The reactive power requirement of the HVDC system may be the amount of reactive power required in the corresponding HVDC system. The AC filter supplies the reactive power consumed in the conversion process of the converter. Therefore, the amount of reactive power required in the HVDC system may vary corresponding to the converter used in the HVDC system. Specifically, it may vary depending on the type of converter used in the HVDC system, the capacity or design of the converter, the AC power system associated with the HVDC system, and the like.
무효전력 변동 한계량 산출 블록(230)은 무효전력 변동 한계량을 산출할 수 있다. 여기서, 무효전력 변동 한계량은 AC 전력 계통의 무효전력이 변동할 수 있는 임계값(한계값)일 수 있다. 무효전력 변동 한계량 산출 블록(230)은 HVDC 시스템의 전송량에 따른 전압별 무효전력 한계치와, HVDC 시스템의 무효전력 필요량을 합산하여, 무효전력 변동 한계량을 산출할 수 있다.The reactive power fluctuation
필터 용량 산정 및 개수 선정 블록(240)은 HVDC 시스템에 사용되는 AC 필터의 용량을 산정하고, 필터 용량에 기초하여 필터 개수를 선정할 수 있다.The filter capacity estimation and
구체적으로, 필터 용량 산정 및 개수 선정 블록(240)은 전압유지 최대값에 해당하는 계통 무효전력 변동 한계량과 전압유지 목표값에 해당하는 계통 무효전력 변동 한계량의 차를, 필터 용량으로 산정할 수 있다.Specifically, the filter capacity calculation and
또한, 전압유지 목표값과 전압유지 최대값 간격으로 전압유지가 가능한 오차 범위 내에서의 최대값을 필터 개수로 선정할 수 있다.In addition, the maximum value within an error range in which the voltage can be maintained at the interval between the voltage holding target value and the voltage holding maximum value can be selected as the number of filters.
AC 필터에 의해 보상해야 하는 무효전력량이 동일하다고 가정할 때, 전압의 변동폭이 작을수록 필터의 단위용량은 작게 설계되어야 한다. 이 경우, 이에 대응하여 그만큼 많은 개수의 필터가 필요하게 된다.Assuming that the reactive power amount to be compensated by the AC filter is the same, the smaller the fluctuation range of the voltage, the smaller the unit capacity of the filter should be designed. In this case, a correspondingly large number of filters are required.
일 실시 예에 의하면, 전압변동률은 전압유지 목표치 1.02pu 대비 전압유지 최대치 1.05pu의 비인 2.5%로 유지될 수 있다. 이 경우, 필터 용량은 1.05pu에 해당하는 계통 무효전력 변동한계량과 1.02pu시 해당하는 계통 무효전력 변동한계량의 차로 설정될 수 있다. According to one embodiment, the voltage variation rate can be maintained at 2.5%, which is the ratio of the voltage holding maximum value 1.05pu to the voltage holding target value 1.02pu. In this case, the filter capacity can be set as a difference between the system reactive power fluctuation threshold corresponding to 1.05pu and the system reactive power fluctuation threshold corresponding to 1.02pu.
또한, 필터 개수는 1.02pu와 1.05pu 간격으로 전압유지가 가능한 오차 범위 내에서 최대값으로 선정할 수 있다. 이에 의해, 설계하여야 할 필터 개수를 최소화시켜 경제성을 확보할 수 있다.In addition, the number of filters can be selected as the maximum value within an error range capable of maintaining voltage at 1.02pu and 1.05pu intervals. As a result, the number of filters to be designed can be minimized and economic efficiency can be secured.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 HVDC 시스템용 AC 필터의 설계 과정을 도시한 도면이다.3 is a view illustrating a design process of an AC filter for an HVDC system according to an embodiment of the present invention.
HVDC 시스템용 AC 필터를 설계하는 경우, 해당 HVDC 시스템에 사용될 AC 필터의 용량과 개수가 산정될 수 있다. HVDC 시스템용 AC 필터를 설계하는 알고리즘은 다음과 같다.When designing an AC filter for an HVDC system, the capacity and number of AC filters to be used in the HVDC system can be estimated. The algorithm for designing the AC filter for the HVDC system is as follows.
AC 필터 설계 장치(100)는 HVDC 시스템의 전송량에 따른 전압별 무효전력 한계값을 산출한다(S301).The AC
일 실시 예에 의하면, AC 필터 설계 장치(100)의 제어부(130)는 AC 전력 계통이 허용하는 범위 내에서 무효전력 공급이 가능하도록 무효전력 한계값을 산출할 수 있다.According to one embodiment, the
AC 필터 설계 장치(100)의 제어부(130)는 전력계통 시뮬레이터를 이용하여 무효전력 한계값을 산출할 수 있다. 구체적으로, 제어부(130)는 전력계통 시뮬레이터를 이용하여 HVDC 시스템 모델에 파라미터를 설정하고, 정상상태에서의 HVDC 시스템의 운전 소호각을 설정할 수 있다. 이후, 전력계통 시뮬레이터에서 HVDC 시스템을 차단시키고, 발전기 모선을 추가하여 복수개의 전압을 설정할 수 있다. 이 경우, 제어부(130)는 HVDC 시스템의 전송량별 조류계산을 수행하고, HVDC 시스템 전송량에 따른 전압별 무효전력 한계값을 산출할 수 있다. The
한편, 일 실시 예에 의하면, 상기 복수개의 전압은 각각 0.95pu, 1.00pu, 1.02pu 및 1.05pu로 설정될 수 있다.Meanwhile, according to one embodiment, the plurality of voltages may be set to 0.95 pu, 1.00 pu, 1.02 pu, and 1.05 pu, respectively.
AC 필터 설계 장치(100)는 HVDC 시스템의 무효전력 필요량을 산출한다(S302).The AC
AC 필터 설계 장치(100)의 제어부(130)는 HVDC 시스템용 컨버터 설계 기술에 대응하여, HVDC 시스템의 무효전력 필요량을 산출할 수 있다.The
이 경우, HVDC 시스템의 무효전력 필요량은 해당 HVDC 시스템에 사용되는 컨버터에 대응하여 달라질 수 있다. 구체적으로, 해당 HVDC 시스템에 사용되는 컨버터의 종류, 컨버터의 용량이나 설계 방법 및 해당 HVDC 시스템에 연계된 AC 전력 계통 등에 따라 달라질 수 있다.In this case, the reactive power requirement of the HVDC system may vary corresponding to the converter used in the HVDC system. Specifically, it may vary depending on the type of converter used in the HVDC system, the capacity and design of the converter, and the AC power system associated with the HVDC system.
AC 필터 설계 장치(100)는 AC 전력 계통의 무효전력 변동 한계량을 산출한다(S303).The AC
무효전력 변동 한계량은 AC 전력 계통의 무효전력이 변동할 수 있는 임계값(한계값)일 수 있다. AC 필터 설계 장치(100)의 제어부(130)는, HVDC 시스템의 전송량에 따른 전압별 무효전력 한계치와, HVDC 시스템의 무효전력 필요량을 합산하여, 무효전력 변동 한계량을 산출할 수 있다.The reactive power fluctuation threshold may be a threshold (threshold value) at which the reactive power of the AC power system may fluctuate. The
AC 필터 설계 장치(100)는 AC 고조파 필터의 용량 산정 및 개수 선정을 수행한다(S304).The AC
구체적으로, AC 필터 설계 장치(100)의 제어부(130)는 전압 변동률을 전압유지 목표값과 전압유지 최대값의 비인 소정값으로 유지시킬 수 있다. 이 경우, 전압유지 최대값에 해당하는 계통 무효전력 변동 한계량과 전압유지 목표값에 해당하는 계통 무효전력 변동 한계량의 차를, 필터 용량으로 산정할 수 있다.Specifically, the
예를 들어, 전압 변동률은 전압유지 목표치 1.02pu 대비 전압 유지 최대치 1.05pu의 비인 2.5%로 유지될 수 있고, 이 경우 필터 용량은 1.05pu에 해당하는 계통 무효전력 변동 한계량과 1.02pu시 해당하는 계통 무효전력 변동 한계량의 차로 산정할 수 있다.For example, the voltage fluctuation rate can be maintained at 2.5%, which is the ratio of 1.05pu to the voltage maintenance target value of 1.02pu. In this case, the filter capacity is 1.05pu and the system reactive power fluctuation threshold corresponds to 1.02pu. It can be calculated as the difference of the reactive power variation threshold.
AC 필터 설계 장치(100)의 제어부(130)는 전압유지 목표값과 전압유지 최대값 간격으로 전압 유지가 가능한 오차 범위 내에서 최대값을 필터 개수로 선정할 수 있다. 예를 들어, 필터 개수는 1.02pu와 1.05pu 간격으로 전압유지가 가능한 오차 범위 내에서 최대값으로 선정할 수 있다. 이에 의해, 설계하여야 할 필터 개수를 최소화 시켜 경제성을 확보할 수 있다.The
한편, 필터에 의해 보상해야 할 전체 무효전력량이 동일하다고 가정할 때, 전압의 폭이 작을수록 필터의 단위용량이 작게 설계되어야 하며 그만큼 많은 개수의 필터가 필요하게 된다.On the other hand, assuming that the total amount of reactive power to be compensated by the filter is the same, the smaller the width of the voltage, the smaller the unit capacity of the filter is, and the larger the number of filters is required.
이하, 도 4 내지 도 7을 참조하여, HVDC 시스템용 AC 필터의 용량 및 개수를 산정하는 일 예를 설명한다. 도 4 내지 도 7에 도시된 예에서는, 345KV의 전압을 갖는 AC 전력 계통에 따른 HVDC 시스템용 AC 필터의 용량 및 개수를 산정하는 경우를 가정한다.Hereinafter, an example of calculating the capacity and the number of the AC filters for the HVDC system will be described with reference to FIGS. 4 to 7. FIG. In the examples shown in FIGS. 4 to 7, it is assumed that the capacity and the number of the AC filters for the HVDC system according to the AC power system having the voltage of 345 KV are calculated.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 의한 AC 필터 설계 과정에서 산정되는 HVDC 시스템의 전송량에 따른 전압별 무효전력 한계값을 도시한 그래프이다.FIG. 4 is a graph showing a reactive power limit value for each voltage according to a transmission amount of an HVDC system calculated in an AC filter designing process according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.
AC 전력 계통이 허용하는 범위 내에서 무효전력 공급이 가능하도록 무효전력 한계값을 산출하는 방법은 다음과 같다.The method for calculating the reactive power limit value to enable the reactive power supply within the range allowed by the AC power system is as follows.
먼저 전력계통 시뮬레이터인 PSS/E 프로그램을 이용하여 제5차 전력수급기본계획의 데이터베이스에 기초하여 송전점에서 수전점까지의 HVDC 시스템 모델에 파라미터를 설정한다. 도 4에서 사용된 수전점의 SCL(Short Circuit Level)은 3000MVAr(메가바)로 HVDC 시스템의 정격 용량은 총 1500MW를 수전하며, 정상 상태에서 소호각은 약 23°로 설정한다.First, parameters are set in the HVDC system model from the power transmission point to the power receiving point based on the database of the fifth power supply basic plan using the PSS / E program as the power system simulator. The short circuit level (SCL) of the water receiving point used in FIG. 4 is 3000 MVAr (mega bar), and the rated capacity of the HVDC system is 1500 MW in total.
이후, PSS/E에서 HVDC 시스템을 차단시키고, 발전기 모선을 추가하여 전압을 각각 0.95, 1.00, 1.02, 1.05로 설정한다. 이 상태에서, HVDC 용량별 조류계산을 수행하면, HVDC 시스템의 전송량에 따른 전압별 무효전력 한계값을 구할 수 있다.Thereafter, the HVDC system is shut off at the PSS / E and the generator bus is added to set the voltages to 0.95, 1.00, 1.02, and 1.05, respectively. In this state, by performing the algae calculation for each HVDC capacity, the reactive power limit value for each voltage according to the transmission amount of the HVDC system can be obtained.
도 4에서, X 축은 HVDC 시스템의 정격 용량(MW)을 나타내고, Y축은 무효전력의 크기(MVAr)를 나타낸다. 이 경우, 도 4에는 각 전압별 무효전력 한계값이 그래프로 도시되어 있다. In Fig. 4, the X-axis represents the rated capacity (MW) of the HVDC system, and the Y-axis represents the magnitude of the reactive power (MVAr). In this case, the reactive power limit value for each voltage is shown in a graph in FIG.
구체적으로, 국내 AC 전력 계통의 일반적인 허용 범위 전압인 0.95pu에서 1.05pu사이의 각 전압에 따른 무효전력 한계값이 도시되어 있다. 도 4를 참조하면, 그래프 a는 전압이 0.95pu인 경우의 무효전력 한계값을 도시하고, 그래프 b는 전압이 1.00pu인 경우의 무효전력 한계값을 도시하고, 그래프 c는 전압이 1.02pu인 경우의 무효전력 한계값을 도시하며, 그래프 d는 전압이 1.05pu인 경우의 무효전력 한계값을 도시한다.In particular, the reactive power limits for each voltage between 0.95 pu and 1.05 pu, which is the general allowable range voltage of the domestic AC power system, are shown. Referring to Fig. 4, a graph a shows a reactive power limit value when the voltage is 0.95 pu, a graph b shows a reactive power limit value when the voltage is 1.00 pu, and a graph c shows a case where the voltage is 1.02 pu And graph d shows the reactive power limit value when the voltage is 1.05 pu.
이를 참조하면, 전압이 증가하는 경우 이에 대응하여 무효전력 한계값은 증가한다. 따라서, HVDC 시스템의 전압이 높아질수록, 무효전력 한계값은 커진다. 또한, HVDC 시스템의 정격 용량, 즉 HVDC 시스템의 전송량이 증가할수록 무효전력 한계값은 일반적으로 증가한다.Referring to this, when the voltage increases, the reactive power threshold increases correspondingly. Therefore, the higher the voltage of the HVDC system, the larger the reactive power limit. Also, the reactive power limit generally increases as the rated capacity of the HVDC system, i. E. The HVDC system, increases.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 의한 AC 필터 설계 과정에서 산정되는 HVDC 시스템의 무효전력 필요량을 도시한 그래프이다.FIG. 5 is a graph illustrating a reactive power requirement of an HVDC system calculated in an AC filter designing process according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.
HVDC 시스템의 무효전력 필요량은 다음과 같은 [식 1]을 이용하여 산출할 수 있다. The reactive power requirement of the HVDC system can be calculated using [Equation 1] as follows.
[식 1] [Formula 1]
여기서, 는 역률(Power Factor)이다. 또한, 는 무 부하(no load) DC 전압이고, 는 6 펄스 브리지 DC 전압이다. here, Is a power factor. Also, Is a no load DC voltage, Is a six-pulse bridge DC voltage.
이 경우, 과 는 각각 다음 식에 의해 구해질 수 있다.in this case, and Can be obtained by the following equations respectively.
[식 2] [Formula 2]
[식 3] [Formula 3]
한편, [식 3]에서 는 소광각이고, 는 저항 정류를 나타낸다.On the other hand, in Equation 3, Lt; RTI ID = 0.0 > Represents resistance rectification.
도 5에는 HVDC 시스템에서 필요한 무효전력량이 그래프로 도시되어 있다. 이경우, X 축은 HVDC 시스템의 정격 용량(MW)을 나타내고, Y축은 무효전력의 크기(MVAr)를 나타낸다.FIG. 5 is a graph showing the amount of reactive power required in the HVDC system. In this case, the X axis represents the rated capacity (MW) of the HVDC system, and the Y axis represents the magnitude of the reactive power (MVAr).
도 5를 참조하면, HVDC 시스템의 용량과 HVDC 시스템의 무효전력 필요량은 비례 관계에 있다. 구체적으로, HVDC 시스템의 용량이 증가하는 경우, 이에 대응하여 HVDC 시스템의 무효전력 필요량은 증가한다. 따라서, HVDC 시스템의 용량이 커질수록, HVDC 시스템의 무효전력 필요량은 커진다. Referring to FIG. 5, the capacity of the HVDC system is proportional to the reactive power requirement of the HVDC system. Specifically, when the capacity of the HVDC system increases, the reactive power requirement of the HVDC system increases correspondingly. Thus, the larger the capacity of the HVDC system, the greater the reactive power requirement of the HVDC system.
도 4 및 도 5에서 설명한 바와 같이 무효전력 한계값과 무효전력 필요량을 산정함으로서, AC 필터 설계 시 AC 전력 계통의 안정도를 확보할 수 있고 이와 동시에 정상상태에서 AC 전력 계통이 허용하는 범위 내에서 무효전력 공급이 가능한 최소의 필터 개수를 선정할 수 있게 한다.4 and 5, it is possible to secure the stability of the AC power system in the design of the AC filter by calculating the reactive power threshold value and the reactive power required amount, and at the same time, It is possible to select a minimum number of filters capable of supplying power.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 의한 AC 필터 설계 과정에서 산정되는 AC 전력 계통의 무효전력 변동 한계량을 도시한 그래프이다.FIG. 6 is a graph illustrating a reactive power fluctuation threshold of an AC power system calculated in an AC filter designing process according to an exemplary embodiment of the present invention.
AC 전력 계통의 무효전력 변동 한계량은, HVDC 시스템의 전송량에 따른 전압별 무효전력 한계치와, HVDC 시스템의 무효전력 필요량을 합산한 값일 수 있다. 즉, 도 6은 수전점의 AC 전력 계통의 무효전력 한계값과 HVDC 시스템의 무효전력 필요량을 합산한 값들을 그래프로 나타낸 것이다. 이 경우, HVDC 시스템 미 운전시 상시 전압은 1.02pu(353kV) 이상이 된다.The reactive power fluctuation threshold of the AC power system may be a value obtained by summing the reactive power limit value per voltage according to the transmission amount of the HVDC system and the reactive power required amount of the HVDC system. That is, FIG. 6 is a graph showing the sum of the reactive power limit of the AC power system of the water receiving point and the reactive power requirement of the HVDC system. In this case, the constant voltage at operating the HVDC system is 1.02pu (353kV) or more.
필터에 의해 보상해야 할 전체 무효전력량이 동일하다고 가정할 때, 전압의변동폭이 작을수록 필터의 단위용량이 작게 설계되어야 한다. 이 경우, 필터의 단위용량에 대응하여 그만큼 많은 개수의 필터가 필요하게 된다.Assuming that the total amount of reactive power to be compensated by the filter is the same, the smaller the fluctuation range of the voltage, the smaller the unit capacity of the filter should be designed. In this case, a larger number of filters are required corresponding to the unit capacity of the filter.
예를 들어, 345KV AC 전력 시스템의 경우, HVDC 시스템용 AC 필터 용량은 다음과 같이 산정된다.For example, for a 345KV AC power system, the AC filter capacity for the HVDC system is estimated as:
전압 변동률은 전압 유지 목표값 353kV(1.02pu) 대비 전압 유지 최대값 362kV(1.05pu)의 비인 2.5%로 유지되어야 한다. 이 경우 필터의 스텝 사이즈(Step Size)는 전압 유지 최대값 1.05pu에 해당하는 계통 무효전력 변동 한계량과, 전압 유지 목표값 1.02pu 시 해당하는 계통 무효전력 변동 한계량의 차로 계산될 수 있다. 도 7을 참조하면, 전압 유지 최대값 1.05pu에 해당하는 계통 무효전력 변동 한계량은 49MVAr이고, 1.02pu에 해당하는 계통 무효전력 변동 한계량 -38MVAr이다. 따라서, 필터의 스텝 사이즈(Step Size)는 1.05pu에 해당하는 계통 무효전력 변동 한계량 49MVAr과 1.02pu 시 해당하는 계통 무효전력 변동 한계량 -38MVAr의 차 {49 - (-38) = 90}로 계산하여 90MVAr로 산정한다.The rate of voltage change shall be maintained at 2.5%, which is the ratio of the maximum voltage holding value to the voltage holding target value of 353 kV (1.02 pu) to 362 kV (1.05 pu). In this case, the step size of the filter can be calculated as a difference between the grid reactive power fluctuation threshold corresponding to the voltage sustain maximum value 1.05pu and the grid reactive power fluctuation threshold corresponding to the voltage sustain target value 1.02pu. Referring to FIG. 7, the grid reactive power fluctuation threshold corresponding to the voltage sustain maximum value 1.05pu is 49 MVAr, and the system reactive power fluctuation threshold value -38 MVAr corresponding to 1.02 pu. Therefore, the step size of the filter is calculated by the difference between the grid reactive power fluctuation threshold of 49MVAr corresponding to 1.05pu and the corresponding grid reactive power fluctuation threshold of -38MVAr corresponding to 1.03pu (49 - (-38) = 90} 90MVAr.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 의한 AC 필터 설계 과정에서 필터 개수를 산정하는 방법을 설명하기 위한 그래프이다.FIG. 7 is a graph illustrating a method of calculating the number of filters in an AC filter designing process according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.
필터 개수는, 전압유지 목표값과 전압유지 최대값 간격으로 전압유지가 가능한 오차 범위 내에서의 최대값으로 선정될 수 있다.The number of filters can be selected as the maximum value within the tolerance range in which the voltage can be maintained at the interval between the voltage holding target value and the voltage holding maximum value.
HVDC 시스템의 최대출력 수준에서 전압유지가 어렵기 때문에, HVDC 시스템에 가압 시 소정 전압 범위를 유지하기 위해 분로 리액터(Shunt Reactor)의 운전이 필수적이다. 분로 리액터가 없다고 가정하면, 필터 투입 시 전압 상승이 될 경우 하향 조정할 수 없는 문제점이 있다. 따라서, 전체적인 전압 밸런스를 맞추기 위해서, 필터로 인한 전압 상승의 억제 작용을 할 수 있는 분로 리액터가 필요하다.Since it is difficult to maintain the voltage at the maximum output level of the HVDC system, operation of the shunt reactors is essential to maintain the predetermined voltage range when pressurizing the HVDC system. Assuming that there is no shunt reactor, there is a problem that the voltage can not be adjusted downward when the filter is turned on. Therefore, in order to adjust the overall voltage balance, a shunting reactor capable of suppressing the voltage rise due to the filter is required.
도 7에서 만일 x축이 750MW~900MW 사이 구간에서 한 대의 필터만 투입한다면, 전압은 1pu로 떨어진다. 즉, 그래프 d(전압 1.05pu)와 그래프 c(전압 1.02pu) 사이에서 운전될 수 없다. 따라서, 해당 구간에서 전압을 1.02pu~1.05pu로 운전하기 위해서 2대의 필터를 투입한다. 1200MW~1350MW 사이 구간에서도 동일한 이유로 2대의 필터를 투입한다. 이 경우, 전압을 하향시킬 때를 고려하여 2대의 리액터가 필요하다. In FIG. 7, if only one filter is injected in the interval between 750 MW and 900 MW along the x-axis, the voltage drops to 1 pu. That is, it can not be operated between the graph d (voltage 1.05pu) and the graph c (voltage 1.02pu). Therefore, two filters are put in order to operate the voltage between 1.02pu and 1.05pu in the corresponding section. In the interval between 1200MW and 1350MW, two filters are used for the same reason. In this case, two reactors are necessary in consideration of the voltage downward.
운전 초기 상태에서 분로 리액터 뱅크 2대와 필터 2대가 각각 투입되어 있으며, 300MW 시점부터 150MW 간격으로 필터가 투입되고, 750MW와 1200MW 시점에서 분로 리액터가 제거됨에 따라, 1.02pu와 1.05pu 간격으로 전압유지가 가능하게 된다.즉, 필터 90MVAr x 10 뱅크가 설계 가능한 최대 단위 용량인 동시에 최소 설계 필터 개수로 선정할 수 있다.In the initial state of operation, two shunt reactor banks and two filters are put in. The filter is put in 150MW interval from 300MW point, and the shunt reactors are removed at 750MW and 1200MW, so that the voltage is maintained at 1.02pu and 1.05pu intervals In other words, the 90MVAr x 10 bank of filters can be selected as the maximum design unit capacity and the minimum number of design filters.
HVDC 시스템용 AC 필터를 설계하는 경우, 기존에는 단순히 AC 전력 계통의 정격 전압에 따른 무효전력 공급 한계 규정치를 고려하여 필터의 용량을 산정하였고, 용량 산정과 무관하게 필터 개수를 선정하였다. 또한, AC 필터의 용량 산정에 대한 체계적인 절차 없이, 각 HVDC 시스템 특성에 따라 경험론적인 방법으로 AC 필터를 설계해왔다. 따라서, 시스템을 위한 AC 필터 설계가 비효율적이고 비체계적인 해석에 근거하여 이루어지고, 이로 인해 설계를 위한 시간 소요가 증가하는 문제점이 존재하였다. When designing an AC filter for HVDC system, the filter capacity is calculated considering the reactive power supply limit according to the rated voltage of the AC power system, and the number of filters is selected irrespective of the capacity calculation. In addition, AC filters have been designed empirically according to the characteristics of each HVDC system, without systematic procedures for estimating the capacity of AC filters. Thus, there is a problem that the AC filter design for the system is based on inefficient and unstructured analysis, which increases the time required for the design.
본 발명에 의하면, HVDC 시스템용 AC 필터 설계 시, 계통의 무효전력 변동 한계량을 산출하고, 전압유지 최대값에 해당하는 계통의 무효전력 변동 한계량과 전압유지 목표값에 해당하는 계통의 무효전력 변동 한계량의 차를 필터 용량으로 산정할 수 있다. 또한, 전압유지 목표값과 전압유지 최대값 간격으로 전압유지가 가능한 오차 범위내에서의 최대값을 필터 개수로 선정한다. 이에 의해, 필터 용량 및 필터 개수를 체계적으로 산정하고 필터 용량과 연관하여 필터 개수를 산정할 수 있다. 이러한 알고리즘에 의해, 설계자는 AC 필터의 용량과 개수를 체계적으로 산정할 수 있다.According to the present invention, in designing an AC filter for an HVDC system, the reactive power fluctuation threshold of the system is calculated, and the reactive power fluctuation threshold of the system corresponding to the voltage holding maximum value and the reactive power fluctuation threshold of the system Can be estimated by the filter capacity. Also, the maximum value within an error range in which the voltage can be maintained at the interval between the voltage holding target value and the voltage holding maximum value is selected as the number of filters. Thus, the filter capacity and the number of filters can be calculated systematically and the number of filters can be calculated in association with the filter capacity. With this algorithm, the designer can systematically estimate the capacity and number of AC filters.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위 내에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various variations and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.
100: AC 필터 설계 장치 110: 입력부
120: 저장부 130: 제어부
210: 무효전력 한계치 산출 블록 220: 무효전력 필요량 산출 블록
230: 무효전력 변동 한계량 산출 블록
240: 필터 용량 산정 및 개수 선정 블록100: AC filter designing device 110: inputting part
120: storage unit 130:
210: Reactive power limit value calculation block 220: Reactive power requirement calculation block
230: Reactive power fluctuation limit calculation block
240: Filter capacity calculation and number selection block
Claims (8)
상기 AC 필터의 필터 용량 및 필터 개수를 산정하기 위한 데이터를 수신하는 입력부; 및
상기 HVDC 시스템이 연결된 전력 계통의 무효전력 변동 한계량을 산출하고, 상기 HVDC 시스템의 전압유지 최대값과 전압유지 목표값을 설정하고, 상기 무효전력 변동 한계량과 상기 전압유지 최대값 및 상기 전압유지 목표값에 기초하여 상기 필터 용량 및 상기 필터 개수를 산정하는 제어부를 포함하는 AC 필터 설계 장치.An apparatus for designing an AC filter for an HVDC system,
An input unit for receiving data for calculating a filter capacity and a number of filters of the AC filter; And
Calculating a reactive power fluctuation threshold of the power system to which the HVDC system is connected, setting a voltage holding maximum value and a voltage holding target value of the HVDC system, and setting the reactive power fluctuation threshold value, the voltage holding maximum value, And a controller for calculating the filter capacity and the number of filters based on the filter capacity.
상기 제어부는,
상기 전압유지 최대값에 대응하는 상기 무효전력 변동 한계량인 제1 무효전력 변동 한계량과 상기 전압유지 목표값에 대응하는 상기 무효전력 변동 한계량인 제2 무효전력 변동 한계량을 산출하고, 상기 제1 무효전력 변동 한계량과 상기 제2 무효전력 변동 한계량의 차를 상기 필터 용량으로 산정하는 AC 필터 설계 장치.The method according to claim 1,
Wherein,
Calculating a first reactive power fluctuation threshold value that is the reactive power fluctuation threshold value corresponding to the voltage holding maximum value and a second reactive power fluctuation threshold value that is the reactive power fluctuation threshold value corresponding to the voltage holding target value, And the difference between the variation limit amount and the second reactive power variation limit amount is calculated as the filter capacity.
상기 제어부는,
상기 전압유지 목표값과 상기 전압유지 최대값 간격으로 전압유지가 가능한 오차 범위 내에서의 최대값을 선정하고, 상기 최대값을 상기 필터 개수로 산정하는 AC 필터 설계 장치.The method according to claim 1,
Wherein,
And a maximum value within an error range in which a voltage can be maintained at an interval between the voltage holding target value and the voltage holding maximum value is calculated and the maximum value is calculated by the number of filters.
상기 제어부는,
상기 HVDC 시스템의 전송량에 따른 전압별 무효전력 한계값과, 상기 HVDC 시스템의 무효전력 필요량을 산출하고, 상기 무효전력 한계값과 상기 무효전력 필요량을 합산하여 상기 무효전력 변동 한계량을 산출하는 AC 필터 설계 장치.The method according to claim 1,
Wherein,
An AC filter design that calculates a reactive power limit value for each voltage according to a transmission amount of the HVDC system and a reactive power required amount for the HVDC system and calculates the reactive power variation threshold by summing the reactive power threshold value and the reactive power required amount Device.
상기 제어부는,
상기 전력 계통이 허용하는 범위 내에서 무효전력 공급이 가능하도록 상기 무효전력 한계값을 설정하는 AC 필터 설계 장치. 5. The method of claim 4,
Wherein,
And sets the reactive power limit value so that reactive power can be supplied within a range allowed by the power system.
상기 전압유지 최대값은 1.05pu 이고,
상기 전압유지 목표값은 1.02pu인 AC 필터 설계 장치.The method according to claim 1,
The voltage holding maximum value is 1.05 pu,
And the voltage maintaining target value is 1.02 pu.
상기 제어부는, Power System Simulator for Engineering(PSS/E) 프로그램을 이용하여 상기 AC 필터를 설계하는 AC 필터 설계 장치.The method according to claim 1,
Wherein the controller designates the AC filter using a Power System Simulator for Engineering (PSS / E) program.
상기 AC 필터의 필터 용량 및 필터 개수를 산정하기 위한 데이터를 수신하는 단계;
상기 HVDC 시스템이 연결된 전력 계통의 무효전력 변동 한계량을 산출하는 단계;
상기 HVDC 시스템의 전압유지 최대값과 전압유지 목표값을 설정하는 단계; 및
상기 무효전력 변동 한계량과 상기 전압유지 최대값 및 상기 전압유지 목표값에 기초하여 상기 필터 용량 및 상기 필터 개수를 산정하는 단계를 포함하는 AC 필터 설계 방법.A method of designing an AC filter for a HVDC system,
Receiving data for estimating a filter capacity and a number of filters of the AC filter;
Calculating a reactive power variation threshold of the power system to which the HVDC system is connected;
Setting a voltage holding maximum value and a voltage holding target value of the HVDC system; And
And estimating the filter capacity and the number of filters based on the reactive power fluctuation threshold, the voltage sustain maximum value, and the voltage sustain target value.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170024404A KR102602662B1 (en) | 2017-02-23 | 2017-02-23 | Filter design apparatus of high voltage direct current system and filter design method of therrof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170024404A KR102602662B1 (en) | 2017-02-23 | 2017-02-23 | Filter design apparatus of high voltage direct current system and filter design method of therrof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20180097414A true KR20180097414A (en) | 2018-08-31 |
KR102602662B1 KR102602662B1 (en) | 2023-11-14 |
Family
ID=63407870
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020170024404A KR102602662B1 (en) | 2017-02-23 | 2017-02-23 | Filter design apparatus of high voltage direct current system and filter design method of therrof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102602662B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20230105420A (en) * | 2022-01-04 | 2023-07-11 | 한국전력공사 | Apparatus and method for online monitoring of hvdc reactive power curve to determine the limit of reactive power exchange between power system and hvdc |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20070072295A (en) * | 2005-12-30 | 2007-07-04 | 고려대학교 산학협력단 | Method for compensating reactive power and apparatus thereof |
KR20140008768A (en) * | 2012-07-11 | 2014-01-22 | 한국전력공사 | Hvdc control system for non-steady state power system |
KR20140125213A (en) * | 2013-04-18 | 2014-10-28 | 엘에스산전 주식회사 | Double-Tuned Filter Design Method for HVDC System |
JP2015220987A (en) * | 2014-05-13 | 2015-12-07 | エルエス産電株式会社Lsis Co.,Ltd. | Insulation design device and method for high voltage dc power transmission system |
-
2017
- 2017-02-23 KR KR1020170024404A patent/KR102602662B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20070072295A (en) * | 2005-12-30 | 2007-07-04 | 고려대학교 산학협력단 | Method for compensating reactive power and apparatus thereof |
KR20140008768A (en) * | 2012-07-11 | 2014-01-22 | 한국전력공사 | Hvdc control system for non-steady state power system |
KR20140125213A (en) * | 2013-04-18 | 2014-10-28 | 엘에스산전 주식회사 | Double-Tuned Filter Design Method for HVDC System |
JP2015220987A (en) * | 2014-05-13 | 2015-12-07 | エルエス産電株式会社Lsis Co.,Ltd. | Insulation design device and method for high voltage dc power transmission system |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20230105420A (en) * | 2022-01-04 | 2023-07-11 | 한국전력공사 | Apparatus and method for online monitoring of hvdc reactive power curve to determine the limit of reactive power exchange between power system and hvdc |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102602662B1 (en) | 2023-11-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Rabiee et al. | Voltage security constrained multi-period optimal reactive power flow using benders and optimality condition decompositions | |
US9450409B2 (en) | Converter station power set point analysis system and method | |
CN110062990B (en) | System and method for charging and discharging active power link modules in a DC power system | |
Ziaee et al. | Optimal location-allocation of TCSCs and transmission switch placement under high penetration of wind power | |
US9953119B2 (en) | Method for designing multiple tuned filter in high voltage direct current system | |
CN110011350B (en) | AC/DC system long-term voltage stability coordination control method, system, medium and equipment | |
Rohouma et al. | Adaptive model predictive controller to reduce switching losses for a capacitor-less D-STATCOM | |
EP2992596A1 (en) | Active damping control of an electrical converter with a resonant output filter | |
JP2019530407A (en) | Charge management system | |
Vu et al. | Model predictive control for power control in islanded DC microgrids | |
Gole et al. | Inclusion of robustness into design using optimization-enabled transient simulation | |
Liao et al. | Unbalanced voltage analysis and suppression method in a radial bipolar DC distribution network | |
KR20180097414A (en) | Filter design apparatus of high voltage direct current system and filter design method of therrof | |
Dorostkar-Ghamsari et al. | Probabilistic worth assessment of distributed static series compensators | |
Salato et al. | Optimal power electronic architectures for DC distribution in datacenters | |
Majdoul et al. | The Performance comparative of Backstepping, Sliding Mode and PID controllers designed for a single-phase inverter UPS | |
CN106463964B (en) | Energy stores for the phase in balance microgrid | |
Elsayed et al. | Design and implementation of AC/DC active power load emulator | |
Grabowski et al. | Cost effective allocation and sizing of active power filters using genetic algorithms | |
CN109921389B (en) | Direct-current micro-grid fault protection method and system | |
MadhuKiran et al. | Control of Buck converter by Polynomial, PID and PD controllers | |
Franco et al. | Optimal allocation of capacitors in radial distribution systems with distributed generation | |
JP2017200252A (en) | Interconnection operation controller and distributed power supply operation system using the same, and interconnection operation control method | |
Panfilov et al. | Experimental Research of Characteristics of Static VAR Compensators Based on Thyristor-Switched Schemes | |
Montagner et al. | A robust H2 state feedback controller applied to boost converters |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |